AIR-COSIM – Kombinierte Lüftungslösungen für den kostengünstigen Wohnungsbau

Luftlösungen für den Wohnungsbau
© Fraunhofer IBP
Kostengünstige Luftlösungen für den mehrgeschossigen Wohnungsbau.

Der mehrgeschossige Wohnungsbau sieht sich aktuell mehreren Herausforderungen gegenüber: Einerseits besteht ein enormer Kostensenkungsdruck, der es erfordert die Baukosten so gering als möglich zu halten. Andererseits wurden zurecht wichtige Normen zum Feuchteschutz, zur Luftqualität sowie der Energieeffizienz installiert, welche jedoch die Kosten für die technische Gebäudeausrüstung weiter nach oben treiben. Die Novellierung der DIN 1946-6 eröffnet nun die Möglichkeit, nicht nur zwischen einer reinen Fensterlüftung und einer ventilatorgestützten Lüftung entscheiden zu müssen, sondern auch kombinierte Lösungen zuzulassen. Aufgrund der hohen Installationskosten wird bisher im Wohnungsbau meist gänzlich auf ventilatorgestützte Lüftungslösungen verzichtet. Dies führt jedoch immer wieder zu Schimmelpilzproblemen und schlechter Luftqualität und damit zu einer negativen Auswirkung auf die Gebäudesubstanz und deren Nutzer*innen. Die Verbesserungspotenziale in der Energieeffizienz werden ebenfalls nicht ausgeschöpft. 

Projektziele#

Innerhalb des Projekts »AIR-COSIM« wird die Novelle der DIN 1946-6 aufgegriffen und die kombinierte Nutzung von Lüftungssystemen für den kostengünstigen Wohnungsbau untersucht. Es können verschiedene ventilatorgestützte Systeme untereinander oder mit freier Lüftung kombiniert werden. Dies kann kostengünstige Lüftungskonzepte ermöglichen, die den Feuchteschutz und den hygienischen Luftwechsel gewährleisten und dabei energieeffizient arbeiten. Insbesondere die Kombination verschiedener ventilatorgestützter Systeme ist derzeit nicht ausreichend untersucht, weshalb es keine anerkannten Auslegungsrichtlinien gibt. Um das Potenzial der neuen Kombinationsmöglichkeiten ausschöpfen zu können, müssen demnach methodische Untersuchungen durchgeführt und praxisnahe Empfehlungen abgeleitet werden.

Im Forschungsvorhaben werden daher unterschiedlich kombinierte Lüftungslösungen für den Wohnungsbau messtechnisch und mittels moderner zonaler Simulationsmodelle untersucht. Die messtechnische Untersuchung in realer Umgebung liefert praxisgerechte Analysewerte zur Beurteilung der Systemlösungen sowie zur Validierung der zugeordneten Simulation. Die validierte Simulation bietet darüber hinaus die Möglichkeit, weitergehende Kombinationsmöglichkeiten und Nutzungsszenarien untersuchen zu können. Neben der Beurteilung der Kosten und der Energieeffizienz werden zusätzlich wichtige Eigenschaften für die Nutzer*innen wie die thermische Behaglichkeit, die Akustik oder auch die Lüftungseffektivität und die Luftqualität untersucht. Dies ermöglicht eine gesamtheitliche Bewertung und bildet eine valide Planungsgrundlage zum Einsatz der Systeme. Die Ergebnisse sorgen für eine Sicherstellung der Qualität und Nutzerakzeptanz und eröffnen Marktpotenziale für Wohnungslüftungssysteme.

Stand des Projektes#

Zu Beginn des Projekts »AIR-COSIM« wurde unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen des kostengünstigen Wohnungsbaus eine Auswahl relevanter Lüftungskombinationen und geeigneter Nutzungsszenarien getroffen. Darauf aufbauend entstand ein detaillierter Untersuchungsplan für die messtechnischen Untersuchungen in dem hierfür bereitgestellten Wohnungslabor der Hochschule Rosenheim. Parallel zum Aufbau und zur Einrichtung der messtechnischen Untersuchungen wurde am Fraunhofer IBP eine dem realen Versuchsaufbau entsprechende Simulationsumgebung mittels der Indoor-Environmental-Simulation Suite (IESS) programmiert. Die messtechnische Erfassung unter realitätsgetreuen Rahmenbedingungen des Wohnungslabors sorgte dabei für praxisgerechte Leistungskennwerte ausgesuchter Lösungen. In Kombination mit parallel erstellten Simulationsmodellen ermöglicht die Untersuchung eine Vielzahl von Lösungsvarianten und -kombinationen zur Erstellung einer validen Dimensionierungsgrundlage für TGA-Fachplaner.

Basierend auf den Mess- und Simulationsergebnissen wurde eine Bewertungsmatrix in Bezug auf leistungs- und kosteneffiziente Systemkombinationen erarbeitet. Diese ermöglicht den gezielten Vergleich von verschiedenen Lösungskombinationen hinsichtlich ihrer Kosteneffizienz, Luftqualität und thermischer Behaglichkeit und kann als Auslegungs- und Dimensionierungsgrundlage für Fachplaner verwendet werden.

Zur Ergänzung der messtechnisch erfassten Kennwerte wurden ebenfalls wichtige Aspekte der subjektiven Wahrnehmung mit Probanden in einer Fokusgruppe, sowie einer anschließenden Online-Befragung untersucht. Damit konnte Feedback zu den Anforderungen von potenziellen Nutzer*innen an die Lüftungssysteme sowie deren Bewertungen der im Projekt untersuchten Komponenten erfasst werden. 

Die Ergebnisse des Projekts geben eine gute Übersicht zu sinnvollen und kostengünstigen Kombinationen von Lüftungssystemen. Zudem wurden valide Simulationsmodelle zur Abbildung dieser Lüftungslösungen in unterschiedlichen Wohnungsgrundrissen erarbeitet. In Kombination mit der entwickelten Bewertungsmatrix ist dadurch eine valide Planungsgrundlage für eine bedarfsgerechte Kombination von freien und mechanischen Lüftungssystemen entstanden. 

Projektpartner#

  • Hochschule für angewandte Wissenschaften - Fachhochschule Rosenheim
  • Maico Elektroapparate-Fabrik GmbH
  • DIPLAN Gesellschaft für Digitales Planen und Bauen GmbH
  • Velux